一種高能量密度鋰離子動力電池及其制造方法
【專利摘要】一種高能量密度鋰離子動力電池及其制造方法，該制造方法包括如下步驟：制備正、負(fù)極材料，將富鋰錳基材料與磷酸鐵錳鋰材料按照比例混合均勻，所述富鋰錳基材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2中M為Ni、Co、Mn金屬中的一種或多種混合物，0.3≤x≤0.7，所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMn1-xMyPO4/C中M為Mg、Ti、Al、Zn中兩種金屬氧化物的混合物，x≥0.8，0.005≤y≤0.05；以納米化的鈦酸鋰作為負(fù)極材料，分別將混合后的正、負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑溶于溶劑，混合均勻以制備正、負(fù)極漿料；分別將正、負(fù)極漿料制備成正、負(fù)極片；組裝電池。本發(fā)明還提供了一種采用上述方法制成的高能量密度鋰離子動力電池。
【專利說明】一種高能量密度鋰離子動力電池及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋰離子動力電池及其制造方法，特別是一種具有高循環(huán)壽命和高 能量密度特點的富鋰錳基、磷酸鐵錳鋰、鈦酸鋰體系的高能量密度鋰離子動力電池及其制 造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著化石能源的匱乏和地球空氣環(huán)境的持續(xù)惡化，各國開展了以電動汽車和儲能 電網(wǎng)為方向的大規(guī)模應(yīng)用研究。目前對動力電池的要求不僅要求高安全性能和使用壽命， 而且要求有更高的能量密度。
[0003] 在國務(wù)院的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》中提出動力電池能量密度2015年達(dá)到 150Wh/Kg，2020年達(dá)到300Wh/Kg。這個數(shù)據(jù)比原先《規(guī)劃意見稿》的要求大大提高，而目前 大多廠家所使用的磷酸鐵鋰動力電池能量密度大多為130Wh/kg，相差有一倍多。因此發(fā)展 更新的電池體系迫在眉睫。
[0004] 目前世界上所發(fā)展的純電動汽車充一次電大多只能跑200?300km，如果能 提高電池能量密度，更多地提升電動汽車行駛里程，那么將會有廣闊的市場前景。在此 背景下層狀富鋰錳基正極材料開始被業(yè)界普遍看好，層狀富鋰錳基三元材料化學(xué)式為 XLi2MnO3 · (1-x)LiMO2，其中M為Ni、Co、Mn,具有高比容量、低成本的優(yōu)點，被行業(yè)內(nèi)視為第 三代動力鋰電產(chǎn)品?？梢灾苽涑龅牟牧先萘拷咏?00mAh/g，材料能量密度可以到達(dá)900Wh/ kg以上，已經(jīng)大大超出LiFePO4的580Wh/kg和LiMnPO4的700Wh/kg。并且組合成電池的能 量密度可以達(dá)到250Wh/kg以上，也大大超出現(xiàn)有磷酸鐵鋰電池的130Wh/kg和鎳鈷錳多元 體系電池的170Wh/kg的能量密度。
[0005] 但是富鋰錳基固熔體材料也有著明顯的缺陷，首先其電導(dǎo)率差，這使得材料雖然 具有較高的理論容量，但是隨著電流的增大容量大幅下降。其次，這款材料需要在高電壓下 進(jìn)行充放電，只有充電到達(dá)4. 6?4. 8V時才能發(fā)揮其最大容量，但在高電壓的情況下就大 大加快了材料和電解液的反應(yīng)，導(dǎo)致材料循環(huán)性能大大降低。如果在低電壓下充電，材料雖 然具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性甚至高溫循環(huán)性能，但是材料的容量比現(xiàn)有主流鋰電材料還要低 很多。
[0006] 針對上述問題，急需開發(fā)一款可以使富鋰錳基在不適用高電壓電解液，但依然可 以具有高放電容量和優(yōu)秀循環(huán)穩(wěn)定性的電池，將在動力鋰電市場具有較強競爭力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高能量密度動力電池及其制造方法，以克 服現(xiàn)有技術(shù)中的富鋰錳基材料倍率性能差，在高電壓下循環(huán)壽命衰減太快的缺點。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高能量密度鋰離子動力電池的制造方法， 其中，包括如下步驟：
[0009]S1、制備正、負(fù)極材料，包括：
[0010]S11、制備正極材料，將富鋰錳基材料XLi2MnO3 · (I-X)LiMO2與磷酸鐵錳鋰材料 LiFexMrvxMyPCVC按照7?10 :0?3的比例稱量并混合均勻，其中，
[0011] 所述富鋰錳基材料XLi2MnO3 · (I-X)LiMO2中M為Ni、Co、Mn金屬中的一種或多種 混合物，〇. 3彡X彡0. 7，
[0012] 所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMrvxMyPCVC中M為Mg、Ti、Al、Zn中的兩種金屬氧化物 的混合物，X彡〇· 8,0· 005彡y彡0· 05 ;
[0013]S12、制備負(fù)極材料，以納米化的鈦酸鋰Li4Ti5O12作為負(fù)極材料；
[0014]S2、制備正、負(fù)極漿料，包括：
[0015]S21、制備正極漿料，將步驟Sll混合后的正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑溶于溶劑，混 合均勻以制備正極漿料；
[0016]S22、制備負(fù)極漿料，將鈦酸鋰Li4Ti5O12、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑溶于溶劑中，混合均勻以 制備負(fù)極漿料；
[0017]S3、制備正、負(fù)極片，分別將步驟S21、S22制備的正、負(fù)極漿料制備成正、負(fù)極片；
[0018]S4、組裝電池，將上述制備好的正、負(fù)極片組裝成所需的高能量密度鋰離子動力電 池。
[0019] 上述的高能量密度鋰離子動力電池，其中，所述步驟S3包括：
[0020]S31、制備正極片，將步驟S21制備好的正極漿料涂覆在正極集流體上，在120? 150°C下烘干成極片后，將該極片在輥壓機上滾壓，得到壓實密度為2. 5?3g/cm3的正極 片；
[0021]S32、制備負(fù)極片，將步驟S22制備好的負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，在105? 120°C下烘干成極片后，將該極片在輥壓機上滾壓，得到壓實密度為2?2. 4g/cm3的負(fù)極 片。
[0022] 上述的高能量密度鋰離子動力電池，其中，步驟S4包括：
[0023]S41、裁剪，分別按照規(guī)格裁剪步驟S31、S32制備的正極片和負(fù)極片；
[0024]S42、組裝電芯，將裁剪后的所述正極片、隔膜、所述負(fù)極片順序依次疊放，采用疊 片式或者卷繞式組裝成電芯；
[0025]S43、連接極耳，將所述電芯的正、負(fù)極片分別用極耳焊接在一起；
[0026]S44、封裝，將所述電芯裝入電池殼體內(nèi)，向所述電池殼體內(nèi)注入電解液，采用焊接 或者熱熔的方式進(jìn)行封口，最后經(jīng)過化成得到所需的高能量密度鋰離子動力電池。
[0027] 上述的高能量密度鋰離子動力電池，其中，所述富鋰錳基材料XLi2MnO3 · (1-x) LiMO2 為Lih301Mn0.61Ni0.142Co0.13802.191、Lih262Mn0.57Ni0.138Co0.14102.m、Lih308Mn0.552Ni0.141Co0.^^ .146、Li1.18Μη0.54Ν;?0.18C〇0.17702.077 或Lih25Mn0.55Ν;?0.136C〇0.14 02.076。
[0028] 上述的高能量密度鋰離子動力電池，其中，所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMrvxMyPO4/ C其中一種金屬氧化物重量為另一種金屬氧化物重量的5%?15%，碳包覆量占該 LiFexMrvxMyPCVC化合物總重量的1?3%。
[0029] 上述的高能量密度鋰離子動力電池，其中，所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMrvxMyPO4A: 為LiFetl8Mn〇15(Mg+Ti)〇 〇5P04/C。
[0030] 上述的高能量密度鋰離子動力電池，其中，所述富鋰錳基材料的粒徑D5tl為10? 25μm，所述磷酸鐵錳鋰材料的粒徑D5tl為1?5μm。
[0031] 上述的高能量密度鋰離子動力電池，其中，所述導(dǎo)電劑為炭黑、石墨或乙炔黑中的 一種或幾種混合物，所述導(dǎo)電劑的重量占所述磷酸鐵錳鋰材料重量的2%?6%。
[0032] 上述的高能量密度鋰離子動力電池，其中，所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或 氟樹脂中的一種或多種混合物，所述粘結(jié)劑的重量占所述磷酸鐵錳鋰材料的重量的3%? 6%〇
[0033] 上述的高能量密度鋰離子動力電池，其中，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N-N-二 甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、無水乙醇或丙酮中的一種或多種混合物。
[0034] 為了更好地實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種采用上述任意一種方法制成的高 能量密度鋰離子動力電池。
[0035] 本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
[0036] 本發(fā)明的鋰離子動力電池，擁有富鋰錳基的高容量和高能量密度，在正極材料中 摻入循環(huán)性能好且具有較高能量密度的磷酸鐵錳鋰材料，這樣使得混合材料綜合了高能量 密度和較好的循環(huán)性，所摻入的磷酸鐵錳鋰粒徑較小，可以穿插在富鋰錳基顆粒中間，所以 并不影響材料的密度和壓實。另外，磷酸鐵錳鋰在充放電時晶格體積膨脹收縮較小，這樣可 以緩解富鋰錳基在充放電時體積膨脹所引起的活性物質(zhì)解離，這樣就大大提升了純富鋰錳 基材料的循環(huán)性能。在負(fù)極上采用現(xiàn)有循環(huán)最好的鈦酸鋰材料，并且配合鈦酸鋰負(fù)極可以 降低電池充放電電壓，使材料既可以發(fā)揮較高放電容量，又不用使用高電壓電解液，而且提 升了材料的循環(huán)壽命，使得材料不僅可以滿足動力電池所需能量密度而且擁有較長使用壽 命。
[0037] 以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明一實施例的鋰離子動力電池結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2為本發(fā)明的鋰離子動力電池制備方法流程圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明一實施例中混合正極材料電鏡圖；
[0041] 圖4為本發(fā)明一實施例中納米鈦酸鋰負(fù)極電鏡圖。
[0042] 其中，附圖標(biāo)記
[0043] 1 電池殼體
[0044] 2 正極
[0045] 3 負(fù)極
[0046]S1-S4 步驟

【具體實施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：
[0048]參見圖1，圖1為本發(fā)明一實施例的鋰離子動力電池結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的高能量 密度鋰離子動力電池，包括電池殼體1和容置在該電池殼體1內(nèi)的電芯，該電芯采用疊片式 或者卷繞式將正、負(fù)極片組裝而成，并將組成該電芯的正、負(fù)極片分別用極耳焊接在一起以 分別作為高能量密度鋰離子動力電池的正極2和負(fù)極3,該高能量密度鋰離子動力電池采 用下述方法制造。
[0049] 參見圖2,圖2為本發(fā)明的鋰離子動力電池制備方法流程圖。本發(fā)明的高能量密度 鋰離子動力電池的制造方法，包括如下步驟：
[0050] 步驟S1、制備正、負(fù)極材料，又包括：
[0051] 步驟S11、制備正極材料，參見圖3,圖3為本發(fā)明一實施例中混合正極材料電鏡 圖。將富鋰錳基材料XLi2MnO3 · (I-X)LiMO2與磷酸鐵錳鋰材料LiFexMrvxMyPCVC按照7? 10 :0?3的比例稱量并混合均勻，其中，
[0052] 所述富鋰錳基材料XLi2MnO3 · (I-X)LiMO2中M為Ni、Co、Mn金屬中的一種或多種 混合物，〇. 3彡X彡0. 7，
[0053] 所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMrvxMyPCVC中M為Mg、Ti、Al、Zn中的兩種金屬氧化物 的混合物，X彡〇· 8,0· 005彡y彡0· 05 ;
[0054] 步驟S12、制備負(fù)極材料，以納米化的鈦酸鋰Li4Ti5O12作為負(fù)極材料，參見圖4,圖 4為本發(fā)明一實施例中納米鈦酸鋰負(fù)極電鏡圖；
[0055] 步驟S2、制備正、負(fù)極漿料，又包括：
[0056] 步驟S21、制備正極漿料，將步驟Sll混合后的正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑溶于溶 齊U，混合均勻以制備正極漿料；
[0057] 步驟S22、制備負(fù)極漿料，將鈦酸鋰Li4Ti5O12、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑溶于溶劑中，混合均 勻以制備負(fù)極漿料；
[0058] 步驟S3、制備正、負(fù)極片，分別將步驟S21、S22制備的正、負(fù)極漿料制備成正、負(fù)極 片；
[0059] 步驟S4、組裝電池，將上述制備好的正、負(fù)極片組裝成所需的高能量密度鋰離子動 力電池。
[0060] 其中，所述步驟S3包括：
[0061]步驟S31、制備正極片，將步驟S21制備好的正極漿料涂覆在正極集流體上，在 120?150°C下烘干成極片后，將該極片在輥壓機上滾壓，得到壓實密度為2. 5?3g/cm3的 正極片；
[0062] 步驟S32、制備負(fù)極片，將步驟S22制備好的負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，在 105?120°C下烘干成極片后，將該極片在輥壓機上滾壓，得到壓實密度為2?2. 4g/cm3的 負(fù)極片。
[0063] 其中，步驟S4包括：
[0064] 步驟S41、裁剪，分別按照規(guī)格裁剪步驟S31、S32制備的正極片和負(fù)極片；
[0065] 步驟S42、組裝電芯，將裁剪后的所述正極片、隔膜、所述負(fù)極片順序依次疊放，采 用疊片式或者卷繞式組裝成電芯；
[0066] 步驟S43、連接極耳，將所述電芯的正、負(fù)極片分別用極耳焊接在一起；
[0067] 步驟S44、封裝，將所述電芯裝入電池殼體內(nèi)，向所述電池殼體內(nèi)注入電解液，采用 焊接或者熱熔的方式進(jìn)行封口，最后經(jīng)過化成得到所需的高能量密度鋰離子動力電池。
[0068] 本實施例中，所述富鋰猛基材料XLi2MnO3 · (I-X)LiMO2優(yōu)選為Lih3tllMna61Nia142CoQ .i38〇2.191、Lii. 262Mn0.57Ni0.138C〇0.14102.IniLi1.308Μπ0.552Ν;?0.141C〇0.14502.J46ILi1.18Μη〇. 54Ν;?0.18C〇0.17702.077 或Lih25Mntl. 55NiQ. 136CoQ. 1402.Q76。所述磷酸鐵猛鋰材料LiFexMrvxMyPO4A:優(yōu)選其中一種金屬氧 化物重量為另一種金屬氧化物重量的5%?15%，碳包覆量占該LiFexMrvxMyPCVC化合物總 重量的1?3%。所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMrvxMyPCVC優(yōu)選為LiFea8Mnai5(I^Ti)atl5PO4/C。其中，所述富鋰錳基材料的粒徑D5tl優(yōu)選為10?25μm，所述磷酸鐵錳鋰材料的粒徑Dki 優(yōu)選為1?5μm。所述鈦酸鋰Li4Ti5O12粒徑D5tl優(yōu)選為1?5μm。
[0069] 本實施例中，所述導(dǎo)電劑可為炭黑、石墨或乙炔黑中的一種或其中幾種的混合物， 所述導(dǎo)電劑的重量優(yōu)選占所述磷酸鐵錳鋰材料重量的2%?6%。所述粘結(jié)劑可為聚偏氟乙 烯、聚乙烯醇或氟樹脂中的一種或其中多種的混合物，所述粘結(jié)劑的重量優(yōu)選占所述磷酸 鐵錳鋰材料的重量的3%?6%。所述溶劑可為N-甲基吡咯烷酮、N-N-二甲基吡咯烷酮、二 甲基甲酰胺、無水乙醇或丙酮中的一種或其中多種的混合物。
[0070] 本發(fā)明實質(zhì)是一種混合正極體系電池，以富鋰錳基XLi2MnO3 · (I-X)LiMO2為主要 正極材料并添加一定比例納米磷酸鐵錳鋰LiFexMrvxNyPO4A:作為正極材料，以納米化的鈦 酸鋰Li4Ti5O12作為負(fù)極材料來制作高功率動力電池。這種電池具有富鋰錳基材料所帶來的 高容量和高能量密度，另外選擇循環(huán)壽命長而且能量密度又比磷酸鐵鋰更高的磷酸鐵錳鋰 材料以一定比例與富鋰錳基材料混合，得到一種混合正極，這樣即可以得到高能量密度又 可以大大增強材料循環(huán)壽命。在負(fù)極上采用能夠更加增強電池循環(huán)性能的鈦酸鋰材料，這 樣使得材料的循環(huán)性能大大提高，并且生產(chǎn)成本低，適合動力鋰電要求。
[0071] 本發(fā)明一實施例的富鋰錳基、磷酸鐵錳鋰、鈦酸鋰體系的高能量密度動力電池的 制備過程如下：
[0072] (1)提供混合正極材料：混合正極材料將富鋰錳基XLi2MnO3 · (1-x)LiMO2材料與 磷酸鐵錳鋰LiFexMrvxMyPO4按照7?10 :0?3的比例稱量并混合均勻。其中在富鋰錳基 XLi2MnO3 · (I-X)LiMO2材料中M為Ni、Co、Mn中的一種或多種金屬，0. 3 <x< 0. 7。所述磷 酸鐵錳鋰LiFexMrvxMyPO4材料中M為Mg、Ti、Al、Zn中的兩種金屬氧化物的混合物，X彡0. 8， 0. 005 ^y^ 0. 05 ；
[0073] (2)制備極片漿料：將混合正極材料、導(dǎo)電齊IJ、粘結(jié)劑溶于有機溶劑，混合均勻制 備正極漿料，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺。負(fù)極鈦酸鋰同樣加入一 定量的導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑投入溶劑中進(jìn)行打漿，負(fù)極所用溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲 基甲酰胺或水；
[0074] (3)制備極片：將混合好的正負(fù)極漿料涂覆在正極集流體上，在120?150°C下烘 干后極片在輥壓機上滾壓，最終得到壓實密度達(dá)到2. 5?3g/cm3的正極片，將負(fù)極漿料涂 覆在負(fù)極集流體上，在105?120°C下烘干后進(jìn)行滾壓，最終得到壓實密度在2?2. 4g/cm3 的負(fù)極片；
[0075] (4)組裝電池：將正、負(fù)極片按照需要的規(guī)格進(jìn)行裁剪，將正極片、隔膜、負(fù)極片的 順序依次疊放，采用疊片式或者卷繞式組裝成電芯，將電芯的正、負(fù)極片分別用極耳焊接在 一起，并將電芯裝入電池殼體內(nèi)，向電池殼體內(nèi)注入電解液，采用焊接或者熱熔的方式進(jìn)行 封口，最后經(jīng)過化成制成所需電池(鋰離子電池的化成是較成熟的現(xiàn)有技術(shù)，通常是對剛制 造出來的鋰離子電池進(jìn)行第一次小電流充電，充電的目的是為了使負(fù)極表面形成一層SEI 膜，該層膜對鋰離子電池的性能有重大影響，現(xiàn)有技術(shù)中化成主要發(fā)生于鋰離子電池的負(fù) 極)。電池殼體可以是鋁殼、鋼殼、也可以是聚合物軟包裝。
[0076] 下面以更具體的實施例對本發(fā)明予以對比說明：
[0077] 實施例1
[0078] 取富鋰錳基材料結(jié)構(gòu)式為Lih3tllMna61Niai42Coai38Ou91和磷酸鐵錳鋰材料結(jié)構(gòu)式 為LiFetl. 8Mna15 (Mg+Ti)αC15PCVC按照重量比為7 :3組成混合正極材料，其中富鋰錳基材料粒 徑D5tl在10?25μm，而磷酸鐵錳鋰材料粒徑D5tl在1?5μm。在混合正極材料中加入重 量占6%的PVDF粘結(jié)劑，2%重量的乙炔黑和2%重量的導(dǎo)電石墨，并加入NMP(N-甲基吡咯 烷酮)為溶劑，NMP重量與上述混合正極材料、粘結(jié)劑、乙炔黑及導(dǎo)電石墨的重量之和的比值 約為35% :65%。用混漿機在1000?2000rpm下進(jìn)行攪拌2?6小時，完成正極材料漿料制 備。另外，在鈦酸鋰粉體中加入重量占1. 5%的CMC，1. 5%重量的SBR，1%重量的乙炔黑。加 入NMP和鈦酸鋰、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑重量比為1 :1配制，在1500rmp轉(zhuǎn)速下攪拌2小時得到負(fù) 極楽料。
[0079] 把漿料經(jīng)過涂覆、烘干、對輥壓實和所需尺寸裁剪得到所需的正極極片和負(fù)極極 片。
[0080] 通過疊片或者是卷繞制作成所需要的電芯，電解液用LiPF6為溶質(zhì)，溶劑為碳酸乙 烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯的混合物，組裝成所需鋁殼或聚合物軟包裝電 池。所組裝成的電池具有成本低廉、能量密度高、循環(huán)壽命長的優(yōu)點，適合當(dāng)今動力電池需 求。經(jīng)過電池測試0.IC下首次容量可以到達(dá)193mAh/g，效率86%，IC倍率下循環(huán)100周容 量保持率99. 1%具體數(shù)據(jù)見下表1。
[0081] 實施例2
[0082] 本實施例中只將上述富鋰錳基材料與磷酸鐵錳鋰材料重量比改為8 :2,其他制備 方法同實施例1。
[0083] 對比例1
[0084] 本對比例正極材料只單純使用實施例1中的富鋰錳基作為正極材料，化學(xué)式為Li I.XiiMna61Nia142Coa13802.191，采用中間相碳微球作為負(fù)極材料，其他制備方法同實施例1。
[0085] 對比例2
[0086] 本對比例正極材料只單純使用實施例1中的磷酸鐵錳鋰作為正極材料，化學(xué)式為 LiFea8Mna15 (Mg+Ti)αC15PO4ZU采用中間相碳微球作為負(fù)極材料，其他制備方法同實施例1。[0087] 下表為實施例和對比例中鋰離子電池的測試數(shù)據(jù)：
[0088]表1 :
[0089]

【權(quán)利要求】
1. 一種高能量密度鋰離子動力電池的制造方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 制備正、負(fù)極材料，包括： SI 1、制備正極材料，將富鋰錳基材料xLi2Mn03 ? (1-X) LiM02與磷酸鐵錳鋰材料 LiFexMni_xMyP04/C按照7?10 :0?3的比例稱量并混合均勻，其中， 所述富鋰錳基材料xLi2Mn03 ? (l-x)LiM02中M為Ni、Co、Mn金屬中的一種或多種混合 物，0? 3彡x彡0? 7， 所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMni_xMyP0 4/C中M為Mg、Ti、Al、Zn中的兩種金屬氧化物的混 合物，x 彡 0? 8,0? 005 彡 y 彡 0? 05 ; S12、制備負(fù)極材料，將鈦酸鋰Li4Ti5012納米化作為負(fù)極材料； 52、 制備正、負(fù)極漿料，包括： 521、 制備正極漿料，將步驟SI 1混合后的正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑溶于溶劑中，混合 均勻以制備正極漿料； 522、 制備負(fù)極漿料，將步驟S12制備的負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑溶于溶劑中，混合均 勻以制備負(fù)極漿料； 53、 制備正、負(fù)極片，分別將步驟S21、S22制備的正、負(fù)極漿料制備成正、負(fù)極片； 54、 組裝電池，將步驟S3制備好的正、負(fù)極片組裝成所需的高能量密度鋰離子動力電 池。
2. 如權(quán)利要求1所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述步驟S3包括： 531、 制備正極片，將步驟S21制備好的正極漿料涂覆在正極集流體上，在120?150°C 下烘干成極片后，將該極片在輥壓機上滾壓，得到壓實密度為2. 5?3g/cm3的正極片； 532、 制備負(fù)極片，將步驟S22制備好的負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，在105?120°C 下烘干成極片后，將該極片在輥壓機上滾壓，得到壓實密度為2?2. 4g/cm3的負(fù)極片。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，步驟S4包括： 541、 裁剪，分別按照規(guī)格裁剪步驟S31、S32制備的正極片和負(fù)極片； 542、 組裝電芯，將裁剪后的所述正極片、隔膜、所述負(fù)極片順序依次疊放，采用疊片式 或者卷繞式組裝成電芯； 543、 連接極耳，將所述電芯的正、負(fù)極片分別用極耳焊接在一起； 544、 封裝，將所述電芯裝入電池殼體內(nèi)，向所述電池殼體內(nèi)注入電解液，采用焊接或者 熱熔的方式進(jìn)行封口，最后經(jīng)過化成得到所需的高能量密度鋰離子動力電池。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述富鋰錳基材 料 xLi2Mn03 ? (l_x)LiM02 為 LiL 3(llMn〇.61Ni〇. 142Co〇. 13802. m'LiugMn。.57Ni〇. 138Co〇. 14102. npLiug Mn〇. 552Ni〇. i4iCo0.14502.146、Li L 18Mn〇.541^;10.18C〇0. 17702.077 LiL25Mn〇. 551^;10.136C〇0.140 2.076。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述磷酸鐵錳鋰 材料LiFexMni_xMyP04/C其中一種金屬氧化物重量為另一種金屬氧化物重量的5%?15%，碳 包覆量占該LiFexMni_xMyP0 4/C化合物總重量的1?3%。
6. 如權(quán)利要求5所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述磷酸鐵錳鋰材 料 LiFexMni_xMyP04/C 為 LiFewMr^.jMg+TD^PCVC。
7. 如權(quán)利要求1、2或6所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述富鋰錳基 材料的粒徑D5(l為10?25 ii m，所述磷酸鐵錳鋰材料的粒徑D5(l為1?5 ii m。
8. 如權(quán)利要求1、2或6所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述導(dǎo)電劑為 炭黑、石墨或乙炔黑中的一種或幾種混合物，所述導(dǎo)電劑的重量占所述磷酸鐵錳鋰材料重 量的2%?6%。
9. 如權(quán)利要求8所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述粘結(jié)劑為聚偏 氟乙烯、聚乙烯醇或氟樹脂中的一種或多種混合物，所述粘結(jié)劑的重量占所述磷酸鐵錳鋰 材料的重量的3%?6%。
10. 如權(quán)利要求1、2、6或9所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述溶劑 為N-甲基吡咯烷酮、N-N-二甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、無水乙醇或丙酮中的一種或多 種混合物。
11. 一種采用上述權(quán)利要求1-10中任意一種方法制成的高能量密度鋰離子動力電池。
【文檔編號】H01M10/0525GK104425845SQ201310407500
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】戴思琦, 郭偉, 慈云祥 申請人:北京國能電池科技有限公司